Tài liệu tham khảo về bài tập lớn nguyên lý máy
Trang 1BÀI TẬP LỚN
NGUYÊN LÝ MÁY
******************
I> Nội dung
1. Phân Tích cấu tạo và phân loại cơ cấu:
Tính Bậc tự do của cơ cấu, tách nhóm phân tích cấu trúc cơ cấu, phân loại cơ cấu
2. Phân tích động học cơ cấu:
Xác định vị trí cơ cấu ứng với 12 vị trí của khâu dẫn, quỹ đạo của điểm T thuộc cơ cấu Xác định vận tốc và gia tốc của các điểm đặc trưng của cơ cấu, vận tốc góc và gia tốc góc của các khâu tại 2 vị trí của khâu dẫn ứng với 1 , 2
3. Phân tích lực cơ cấu:
Xác định lực quán tính, mômen lực quán tính và hợp lực quán tính của các khâu thuộc
cơ cấu tại 2 vị trí của khâu dẫn ứng với 1 , 2
Xác định áp lực lên các khớp động và lực cân bằng cần đặt lên khâu dẫn của cơ cấu tại
2 vị trí của khâu dẫn ứng với 1 , 2
II> Đề Bài
1 Khâu dẫn – tay quay OA quay đều.
2 Trọng lượng các khâu tính theo chiều
dài: G/l = 500N/m
3 Trọng tâm của các khâu đặt tại điểm giữa
các khâu
4 Trọng lượng con trượt bằng ½ trọng
lượng tay quay
5 Mômen quán tính các khâu đối với trục đi qua trọng tâm các khâu :Ji 0 , 15 m i.l i2
6 Với: lOA = 200 mm; lAC = 750 mm; lAT = 400 mm; lCO1 = lO1D = 300 mm; lBD = 500 mm; a = 250 mm; b = 750 mm; c = 250 mm; 1 0 ; 2 30; n1 = 700 vòng/ phút
Trang 21 Phân Tích cấu tạo và phân loại cơ cấu:
a Tính bậc tự do của cơ cấu:
Ta có công thức tính bậc tự do của cơ cấu phẳng là: W = 3n – (2KT – KC - r) –S
Với n: là số khâu động
KT: Số khớp thấp
KC: Số khớp cao
r: Số rằng buộc trùng
S: Số bậc tự do thừa
Trong trường hợp này ta có:
r = 0; S = 0; n = 5; KT = 7; KC = 0;
1 0 ) 0 0 7 2 ( 5
.
3
W
Vậy bậc tự do của cơ cấu này bằng 1
b Tách nhóm phân tích cấu trúc cơ cấu, phân loại cơ cấu:
chọn khâu 1 làm khâu dẫn ( Hình 1) tách phần còn lại (Hinh 2)
Hình 1
Hình 2
Nhóm tĩnh định loại II
Như vậy cơ cấu thuộc loại II
Trang 32 Phân tích động học cơ cấu:
A Xác định vị trí cơ cấu ứng với 12 vị trí của khâu dẫn, quỹ đạo của điểm T
thuộc cơ cấu
B Xác định vận tốc và gia tốc của các điểm đặc trưng của cơ cấu, vận tốc góc và
Trang 4 Với 30:
1 Vận tốc:
-) Chọn tỷ lệ xích vận tốc 0 2m mm s
-) Lấy P làm gốc
60
2 2 , 0
l
-) Pa biểu diễn vận tốc điểm A
Pa có phương vuông góc với OA chiều theo chiều của 1
Pa 73 , 2667mm
-) v C v CAv A với v C có phương vuông góc DC v AC có phương vuông góc với AC
Từ a kẻ ∆AC chỉ phương của v CA , từ P kẻ ∆C chỉ phương của v C ∆AC cắt ∆C ở c vậy Pc biểu diễn vận tốc điểm C
Ta có vận tốc điểm D có độ lớn bằng vận tốc điểm C, cùng phương ngược chiều với vận tốc điểm C
-) v B v BD v D với v D có phương vuông góc DC v BD có phương vuông góc với DB
Từ d kẻ ∆DB chỉ phương của v BD , từ P kẻ ∆B chỉ phương của v B ∆DB cắt ∆B ở b vậy Pb biểu diễn vận tốc điểm B
-) Ta có Pc Pd 59 , 5842mm v C v D 59,58425 11 , 91684(m/s)
-) 3 11,976840,3 39 , 7228(rad/s)
-) Ta có ac 97 , 3959mm v AC 97 , 3959 5 19 , 47981(m/s)
-) 2 19,479810,7525,97221(rad/s)
-) Ta có Pb 49,5225mm v B 49,52255 9 , 9045(m/s)
-) Ta có bd 33 , 0841mm v BD 33 , 0841 5 6 , 61682(m/s)
-) 4 6,616820,5 13 , 234(rad/s)
Trang 52 Gia tốc
-) Chọn tỷ lệ xích gia tốc
mm
s
m 2
5
-) Lấy làm gốc
-) Ta có : t
A
n A
A a a
a
Với a t A 0
a A a A n l OA (m/s2)
a
biểu diễn gia tốc điểm A
a
có phương trùng với OA chiều
hướng từ A đến O
72 , 214
a
A CA
C a a
C t C
C a a
n CA t CA n C t
a
37 , 473
1 1 1
2 2
C O
C C O C O
C n
C
l
v l
l
v
2 2
CA
CA CA CA
CA n
v l l
v
với t
C
a có phương vuông góc DC; n
C
a có phương trùng với DC, chiều hướng từ C vào D
t
CA
a có phương vuông góc với AC; n
CA
a có phương trùng với CA, chiều hướng từ C vào A
Từ kẻ c n biểu diễn gia tốc n
C
a
Từ đầu mút của véc tơ c n kẻ ∆ct chỉ phương của t
C
a
Từ đầu mút của véc tơ a vẽ véc tơ aca n biểu diễn vận tốc n
CA
a
Từ đầu mút của véc tơ aca n kẻ ∆cat chỉ phương của t
CA
a
∆cat cắt ∆ct tại c vậy c biểu diễn gia tốc điểm C
Ta có gia tốc điểm D có độ lớn bằng gia tốc điểm C, cùng phương ngược chiều với gia tốc điểm C
-) Ta lại có:
Trang 6với a B có phương theo phương ngang t
DB
a có phương vuông góc với DB
5646 , 87
2
DB
n
DB l
a (m/s2), có phương trùng với DB, chiều hướng từ B vào D
Từ d kẻ db n biểu diễn gia tốc n
DB
a
có độ lớn db n 17 , 513mm, Từ đầu
mút của véc tơ db n kẻ ∆1 chỉ phương
của t
DB
a Từ kẻ ∆2 chỉ phương
của a B , ∆1 cắt ∆2 ở b b biểu
diễn gia tốc điểm B
Ta có b 301 , 2mm a B 301 , 2 5 1506(m/s2)
Ta có c d 293 , 67mm a C a D 293 , 67 5 1468 , 35(m/s2)
Với 0:
1 Vận tốc:
-) Chọn tỷ lệ xích vận tốc 0 , 2m mm s
-) Lấy P làm gốc
60
2 2 , 0
l
-) Pa biểu diễn vận tốc điểm A
Pa có phương vuông góc với OA chiều theo
chiều của 1
Pa 73 , 2667mm
-) v C v CAv A với v C có phương vuông góc
DC v AC có phương vuông góc với AC
Trang 7Từ a kẻ ∆AC chỉ phương của v CA , từ P kẻ ∆C chỉ phương của v C ∆AC cắt ∆C ở c vậy Pc biểu diễn vận tốc điểm C
Ta có vận tốc điểm D có độ lớn bằng vận tốc điểm C, cùng phương ngược chiều với vận tốc điểm C
-) v B v BD v D với v D có phương vuông góc DC v BD có phương vuông góc với DB
Từ d kẻ ∆DB chỉ phương của v BD , từ P kẻ ∆B chỉ phương của v B ∆DB cắt ∆B ở b vậy Pb biểu diễn vận tốc điểm B
-) Ta có Pc Pd 7 , 6808mm v C v D 7,68085 1 , 53616(m/s)
-) 31,536160,3 5 , 12(rad/s)
-) Ta có ac 68 , 396mm v AC 68 , 396 5 13 , 6792(m/s)
-) 313,67920,75 18 , 239(rad/s)
-) Ta có Pb 5 , 4649 mm v B 5,46495 1 , 093(m/s)
-) Ta có bd 5 , 1114mm v BD 5 , 1114 5 1 , 0223(m/s)
-) 4 1,02230.5 2 , 0446 (rad/s)
2 Gia tốc
-) Chọn tỷ lệ xích gia tốc
mm
s
m 2
5
-) Lấy làm gốc
-) Ta có : t
A
n A
A a a
a
Với a t A 0
a A a A n l OA (m/s2)
a
biểu diễn gia tốc điểm A
a
có phương trùng với OA chiều hướng từ A đến O
72 , 214
a
Trang 8A CA
C a a
C t C
C a a
n CA t CA n C t
a
866 , 7
1 1 1
2 2
C O
C C O C O
C n
C
l
v l
l
v
2 2
CA
CA CA CA
CA n
CA
l
v l l
v
với t
C
a có phương vuông góc DC; n
C
a có phương trùng với DC, chiều hướng từ C vào D
t
CA
a có phương vuông góc với AC; n
CA
a có phương trùng với CA, chiều hướng từ C vào A
Từ kẻ c n biểu diễn gia tốc n
C
C 1 , 5732
Từ đầu mút của véc tơ c n kẻ ∆ct chỉ phương của t
C
a
Từ đầu mút của véc tơ a vẽ véc tơ aca n biểu diễn vận tốc n
CA
a có độ lớn
mm
a n
C 49 , 8988
Từ đầu mút của véc tơ aca n kẻ ∆cat chỉ phương của t
CA
a
∆cat cắt ∆ct tại c vậy c biểu diễn gia tốc điểm C
Ta có gia tốc điểm D có độ lớn bằng gia tốc điểm C, cùng phương ngược chiều với gia tốc điểm C
DB
t DB D DB
với a B có phương theo phương ngang t
DB
a có phương vuông góc với DB
09 2
2
DB
n
DB l
a (m/s2), có phương trùng với DB, chiều hướng từ B vào D
Từ d kẻ db n biểu diễn gia tốc n
DB
a có
độ lớn db n 0 , 42mm, Từ đầu mút của
véc tơ db n kẻ ∆1 chỉ phương của t
DB
a
Từ kẻ ∆2 chỉ phương của a B , ∆1
cắt ∆2 ở b b biểu diễn gia tốc điểm
B
Trang 9Ta có b 244 , 4124mm a B 244 , 4124 5 1222 , 062(m/s2)
Ta có c d 342 , 6261mm a C a D 342 , 6261 5 1713 , 1305(m/s2)
4 Phân tích lực cơ cấu:
* Với 30
a Xác định lực quán tính, mômen lực quán tính và hợp lực quán tính của các khâu thuộc cơ cấu
2 Gia tốc
a Khâu 1
Gọi S1 là điểm giữa của khâu 1
Do khâu 1 quay đều quanh trục không đi qua trọng tâm vậy M qt 0
1
P về độ lớn P qt mOS 2 5 , 368N
1 1
a Khâu 2
Gọi S2 là trung điểm của AC
Theo định lý đồng dạng vận tốc ta xác
định được gia tốc của điểm S2:
TacóS2 252 , 05mm
25 , 1260 5
05 , 252
Gọi P qt2 là lực quán tính của khâu 2;
/
qt
P và //
qt
P là lực quàn tính của khâu trong chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay của S2 đối với C
2 S2A
P qt
S2C 2
P qt
Trang 10b Xác định áp lực lên các khớp động và lực cân bằng cần đặt lên khâu dẫn của cơ cấu
* Với 0
a Xác định lực quán tính, mômen lực quán tính và hợp lực quán tính của các khâu thuộc cơ cấu
b Xác định áp lực lên các khớp động và lực cân bằng cần đặt lên khâu dẫn của cơ cấu